[发明专利]基于双光源激光弱化精确控制残余厚度的激光加工系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于双光源激光弱化精确控制残余厚度的激光加工系统及方法，通过设置双光源方法运用于激光弱化，一个大功率激光主光源，主光源拥有较大功率与脉冲宽度，且焦点聚集在工件表面，使表面材料吸收到较多能量，可以获得较大的弱化深度，用于主要材料区域的去除；一个小功率激光辅助光源功率与脉冲宽度较小，焦点位于第一次加工孔的底部，去除材料量较少，用于精确去除控制激光弱化的残余厚度，通过双光源对加工件进行弱化加工，且通过机械臂带动工件运动控制激光弱化的路径，操作更方便更便于控制；利用双光源方法运用于激光弱化，从而达到精确、高效弱化的目的。

技术领域

本发明属于汽车工业激光加工技术领域,尤其涉及一种基于双光源激光弱化精确控制残余厚度的激光加工系统及方法。

背景技术

随着汽车行业的不断发展及消费者对安全的重视、对美观的追求、对舒适的要求，使得许多零部件的设计与生产都发生了重大改变，要求也越来越高。对于被动安全性能来说，安全气囊无疑是重要的一部分，它直接影响了在事故发生时驾驶员的人身安全。车内前方(正副驾驶位)、侧方(车内前排和后排)和车顶三个方向一般都装有安全气囊。一旦车辆发生碰撞事故，充气系统可在不到十分之一秒的时间内迅速充气，气囊在膨胀时将冲出方向盘或仪表盘，从而使车内人员免受正向碰撞的冲击，大约在一秒钟后，气囊就会收缩。在气囊冲出仪表板时，仪表板的破裂碎片如果不规则就很有刮伤乘客，造成二次伤害。并且为集安全性、舒适性、美观性于一身，越来越多的汽车仪表板被设计为无缝安全气囊，即没有可视装接线，又能保证气囊的正常开启。为了实现这样几个目的可以通过在仪表板的内侧进行微孔加工，众多微孔排列形成弱化线，降低此处的强度，使气囊爆炸时能轻易冲破此处且并不对车上乘客造成额外伤害。这项激光切割技术，即我们所说的“激光弱化加工技术”。

常见的弱化技术有四种：激光弱化；冷钻铣弱化；超声波冷到弱化。就加工精度和弱化效果来看，激光弱化无疑是首选。国内的武汉法利莱切割系统工程责任有限公司在国内率先开发出了汽车仪表板激光弱化装备。华工集团、苏州德隆等也在激光弱化领域拥有多项专利技术和设备。

在安全气囊面板加工过程中，对激光切割的工艺精度要求非常高。若切得不够深，汽车发生碰撞时安全气囊无法及时打开；若完全切透，则可能导致安全气囊在碰撞发生前就提前打开。德国Jenoptik公司开发出的高速、高精度弱化系统——JENOPTIK-VOTANA系统的激光功率与切割深度控制模块精度极高，深度控制能力能达到±50μm。

由于激光器都存在功率波动特性，一般为±5％，相对而言大功率激光器的波动量较大，对最终弱化孔深度造成较大影响。而小功率激光器虽然较难一次性达到加工要求，但其功率波动量较小，适用于精度要求较高的加工场合,所以在对加工精度要求较高的场合，适宜使用双小功率激光器替代单个大功率激光器进行加工。另外,功率过大的激光器不但价格昂贵且很难达到较高的精度。所以对激光弱化领域的改进，可以降低成本、提高控制精度。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种基于双光源激光弱化精确控制残余厚度的激光加工系统及方法，目的在于提高系统稳态精度以及有效抑制外界带来的干扰。

一种基于双光源激光弱化精确控制残余厚度的激光加工系统,包括光源、综合控制台、工件固定装置及光源；

所述工件固定装置包括机械臂及搭载在机械臂上的工件夹具，对加工工件进行夹持固定；所述综合控制台通过线路控制机械臂、等离子吹气装置以及集尘装置的工作启停。；

所述综合控制台为机械臂、激光器、上料台、下料台、等离子吹气以及集尘装置的控制单元，通过有线的形式与各部件相连，操作者可于综合控制台上操控这些设备；所述加工系统还设有上料台、下料台、等离子吹气装置、集尘装置。